数字频率计数器的设计(要点说明
数字逻辑--数字频率计的设计
滁州学院之宇文皓月创作课程设计陈述课程名称：数字逻辑课程设计设计题目：数字频率计的设计系别：网络与通信工程系专业：网络工程组别：第四组起止日期:2012年5月28日~ 2012年6月 22日指导教师:计算机与信息工程学院二○一二年制课程设计任务书目录1 引言12 设计要求12.1题目12.2系统结构要求12.3制作要求12.4扩展指标12.5运行环境12.6设计条件12.7元件介绍2①计数显示器2② 74160N3③ 7473N4④ XFG143 整体设计方案54 详细分析64．1单元电路设计6 4．2控制电路64．3关于JK触发器7 4．4测试85 调试与操纵说明85.1第一次仿真95.2第二次仿真95.3第三次仿真10 5.4第四次仿真106 课程设计总结117 致谢118 参考文献121 引言数字频率计是近代电子技术领域的重要丈量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的丈量仪器。
数字频率计是在基准时间内把丈量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字的形式显示出来。
数字频率计应用于丈量信号（方波、正玄波或其他周期信号）的频率，并用十进制数显示。
它具有精度高、丈量速度快、读数直观、使用方便等优点。
2 设计要求2.1题目频率计主要用于丈量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。
其扩展功能可以丈量信号的周期和脉冲宽度。
①频率丈量范围：1HZ~10HZ。
②数字显示位数：四位静态十进制数显示被测信号的频率。
2.2系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图所示。
图中被测信号为外部信号，送入丈量电路进行处理、丈量，档位转换用于选择测试的项目—频率、周期或脉宽，若丈量频率则进一步选择档位2.3制作要求①被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。
②丈量频率范围：1Hz~10kHz。
③丈量周期范围：0.1ms~1s。
④丈量脉宽范围：0.1ms~1s。
⑤丈量精度：显示4有效数字（要求分析1Hz、1kHz和10kHZ丈量误差）。
数字式频率计设计
数字式频率计的设计摘要在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量显得更为重要。
数字频率计是近代电子技术领域的重要测量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的测量仪器。
数字频率计是在规定的基准时间内把测量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字形式显示出来。
数字频率计用于测量信号（方波，正弦波或其他周期信号）的频率，并用十进制数字显示，它具有精度高，测量速度快，读数直观，使用方便等优点。
测量频率的方法有多种，其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点。
本次设计的数字频率计以555为核心，采用直接测频法测频，能够测量正弦波、三角波、锯齿波、矩形波等。
根据显示的频率范围，用4片10进制的计数器构成1000进制对输入的被测脉冲进行计数；根据输入信号的幅值要求，所以要经过衰减与放大电路进行检查被测脉冲的幅值；由于被测的波形是各种不同的波，而后面的闸门或计数电路要求被测的信号必须是矩形波，所以还需要波形整形电路，通过这些整体要求，由显示部分，计数部分，逻辑控制部分，时基电路部分，构成简易的频率计的设计。
目录一．设计任务和要求 (3)1.设计任务 (3)2.设计要求 (3)二．系统设计 (4)1.系统要求 (4)2. 方案设计 (5)3.系统工作原理 (6)三．单元电路设计 (8)1.时基电路部分 (8)2.计数显示部分电路 (11)3.控制电路设计如下 (14)四．电路仿真分析 (15)五．元器件的选择及参数确定 (17)1.电路调试 (17)2系统功能及性能测试 (18)3.电路安装 (20)4.调试 (21)参考文献 (25)总结及体会 (26)附录 (28)一．设计任务和要求1.设计任务设计一个数字式频率计。
2.设计要求1、能够测量正弦波、三角波、锯齿波、矩形波等周期性信号的频率；2、能直接用十进制数字显示测得的频率；3、频率测量范围：1HZ—10KHZ且量程能自动切换；4、输入信号幅度范围为0.5—5V，要求仪器自动适应5、测量时间：t≼1.5s6、电源：220V/50HZ的工频交流电供电；（注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）7、按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。
简易数字频率计设计 完整版
河南科技大学课程设计说明书课程名称现代电子系统设计题目简易数字频率计设计学院＿＿电信学院＿＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿＿学生姓名____________________指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿日期＿＿2010-01-10＿＿＿＿＿＿课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称现代电子系统课程设计学生姓名刘轮辉专业班级电信科071 设计题目简易数字频率计设计一、课程设计目的掌握高速AD的使用方法；掌握频率计的工作原理；掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法；了解基于FPGA的电子系统的设计方法。
二、设计内容、技术条件和要求设计一个具有如下功能的简易频率计。
（1）基本要求：a．被测信号的频率范围为1～20kHz，用4位数码管显示数据。
b．测量结果直接用十进制数值显示。
c．被测信号可以是正弦波、三角波、方波，幅值1～3V不等。
d．具有超量程警告（可以用LED灯显示，也可以用蜂鸣器报警）。
e．当测量脉冲信号时，能显示其占空比（精度误差不大于1%）。
（2）发挥部分a．修改设计，实现自动切换量程。
b．构思方案，使整形时，以实现扩宽被测信号的幅值范围。
三、时间进度安排布置课题和讲解：1天查阅资料、设计：4天实验：3天撰写报告：2天四、主要参考文献何小艇《电子系统设计》浙江大学出版社2008.1潘松黄继业《EDA技术实用教程》科学出版社2006.10指导教师签字：2009年12月14日目录一、摘要 (4)二、系统方案论证 (4)2.1频率测量方案 (5)三、数字频率频率计的基本原理 (6)四、各个模块设计 (7)4、1 A/D模数转换模块 (8)4、2 比较模块 (9)4、3 频率和占空比测量模块 (10)五、各个模块仿真波形 (12)六、心得体会 (14)七、参考文献 (15)附录一 (16)附录二 (22)一.摘要频率计是数字电路中的一个典型应用，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。
简易数字频率计设计报告
简易数字频率计设计报告目录一.设计任务和要求 (2)二.设计的方案的选择与论证 (2)三.电路设计计算与分析 (4)四.总结与心得..................................... 错误！未定义书签。
2五.附录........................................... 错误！未定义书签。
3六.参考文献....................................... 错误！未定义书签。
8一、 设计任务与要求1.1位数：计4位十进制数。
1.2.量程第一档 最小量程档，最大读数是9.999KHZ ，闸门信号的采样时间为1S. 第二档 最大读数是99.99KHZ ，闸门信号采样时间为0.1S.第三档 最大读数是999.9KHZ ，闸门信号采样时间为10mS.第四档 最大读数是9999KHZ ，闸门信号采样时间为1mS.1.3 显示方式（1）用七段LED 数码管显示读数，做到能显示稳定，不跳变。
（2）小数点的位置随量程的变更而自动移动（3）为了便于读数，要求数据显示时间在0.5-5s 内连续可调1.4具有自检功能。
1.5被测信号为方=方波信号二、设计方案的选择与论证2.1 算法设计频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。
可根据这一定义采用如图 2-1所示的算法。
图2-2是根据算法构建的方框图。
被测信号图2-2 频率测量算法对应的方框图 输入电路 闸门 计数电路 显示电路闸门产生整体方框图及原理频率测量：测量频率的原理框图如图2-3.测量频率共有3个档位。
被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。
时基信号有555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器，经整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。
被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。
周期测量：测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。
数字频率计的设计说明书
数显频率计设计任务书⑴硬件设计：根据任务要求，完成单片机最小系统及其扩展设计。
⑵软件设计：根据硬件设计完成显示功能要求，完成控制软件的编写与调试；⑶功能要求：用89C51单片机的定时器/计数器的定时和计数功能，外部扩展6 位LED数码管，要求累计每秒进入单片机的外部脉冲个数，用LED数码管显示出来。
目录摘要............................................................................................................ .. (4)1. 绪论............................................................................................................ . (4)2. 设计要求及方案选 (6)1.1 设计要求 (6)1.2 方案选择 (6)3．系统电路设计 (7)3.1 基于单片机的数字频率计的原理 (7)3.2 单片机的概述及引脚说明 (8)3.3 单片机的最小系统 (9)3.4 单片机的定时\计数 (9)3.5 定时器\计数器的四种工作方式 (10)3.6 主要程序段及软件流程图设计 (12)3.6.1 流程图 (12)3.6.2 源程序 (14)结论............................................................................................................ (16)致谢......................................................................................................... .. (17)参考文献................................................................................................................. . (18)附录........................................................................................................... .. (19)摘要频率是电子技术领域中最基本的参数之一，在许多测量方案以及测量结果中都会涉及到频率测量的相关问题，频率精确测量的重要性显而易见。
数字频率计设计报告
（1）四个段寄存器：代码段寄存器、数据段寄存器、附加段寄存器、堆栈段寄存器；
（2）指令指针寄存器；
数字频率计设计报告
一、设计要求
近年来，在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。
本设计实现一个由微机控制的数字频率计。具体要求如下：
1.能测量1Hz—10MHz频率范围的矩形和正弦波的频率或周期。
2.在全频率范围内测量误差≤0.1%。
3.以十进制数字显示出被测信号的频率或周期。
二、设计目的
1.进一步掌握8253、8255A的原理及应用方法。
2.熟悉数字频率计的测量原理与实现方法。
3.掌握微机化数字频率计的设计电路。
三、设计的具体实现
3.1系统概述
1.数字频率计的基本原理
频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
图1中S1为一个三刀双掷开关，置于0时为高频挡，按频率测量法测量高频信号；置于1时为低频挡，按周期测量法测量低频信号。S2和S3分别为高频和低频分档开关。S2置于0和1时，分别对应于500KHz—5MHz频段和5MHz—10MHz频段；S3置于0和1时，分别对应于1Hz—100KHz频段和100KHz—500KHz频段。
（2）写入计数值。
若规定只写低8位，则写入的为计数值的低8位，高8位自动置0；若规定只写高8位，则写入的为计数值的高8位，低8位自动置0；若是16位计数值，则分两次写入，先写入低8位，再写入高8位。
简易数字频率计设计报告
根据系统设计要求， 需要实现一个 4 位十进制数字频率计， 其原理框 图如图 1 所示。
主要由脉冲发生器电路、 测频控制信号发生器电路、 待测 信号计数模块电路、 锁存器、 七段译码驱动电路及扫描显示电路等模块组 成。
由于是4位十进制数字频率计， 所以计数器CNT10需用4个，7段显示译 码器也需用4个。
频率测量的基本原理是计算每秒钟内待测信号的脉冲个 数。
为此，测频控制信号发生器 F_IN_CNT 应设置一个控制信号时钟CLK ， 一个计数使能信号输出端EN 、一个与EN 输出信号反 向的锁存输出信号 LOCK 和清零输出信号CLR 。
若CLK 的输入频率为1HZ ，则输出信号端EN 输出 一个脉宽恰好为1秒的周期信号， 可以 作为闸门信号用。
由它对频率计的 每一个计数器的使能端进行同步控制。
当EN 高电平时允许计数， 低电平时 住手计数，并保持所计的数。
在住手计数期间，锁存信号LOCK 的上跳沿 将计数器在前1秒钟的计数值锁存进4位锁存器LOCK ，由7段译码器译出 并稳定显示。
设置锁存器的好处是： 显示的数据稳定， 不会由于周期性的标准时钟 CLKEN待测信号计数电路脉冲发 生器待测信号F_INLOCK锁存与译 码显示驱 动电路测频控制信 号发生电路CLR扫描控制数码显示清零信号而不断闪烁。
锁存信号之后，清零信号CLR对计数器进行清零，为下1秒钟的计数操作作准备。
时基产生与测频时序控制电路主要产生计数允许信号EN、清零信号CLR 和锁存信号LOCK。
其VHDL 程序清单如下：--CLK_SX_CTRLLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CLK_SX_CTRL ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;LOCK: OUT STD_LOGIC;EN: OUT STD_LOGIC;CLR: OUT STD_LOGIC);END;ARCHITECTURE ART OF CLK_SX_CTRL ISSIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THENIF Q="1111"THENQ<="0000";ELSEQ<=Q+'1';END IF;END IF;EN<=NOT Q(3);LOCK<=Q(3)AND NOT(Q(2))AND Q(1);CLR<=Q(3)AND Q(2)AND NOT(Q(1));END PROCESS;END ART;测频时序控制电路：为实现系统功能,控制电路模块需输出三个信号：一是控制计数器允许对被测信号计数的信号EN；二是将前一秒计数器的计数值存入锁存的锁存信号LOCK；三是为下一个周期计数做准备的计数器清零信号CLR。
基于51单片机的数字频率计设计
基于51单片机的数字频率计一、设计说明1.数字频率计概述数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号，方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。
本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用一个1602A LCD显示器动态显示6位数。
测量范围从1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波，时基宽度为1us,10us,100us,1ms。
用单片机实现自动测量功能。
基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。
它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
2.频率测量仪的设计思路与频率的计算频率测量仪的设计思路主要是：对信号分频，测量一个或几个被测量信号周期中已知标准频率信号的周期个数，进而测量出该信号频率的大小，其原理如右图所示。
若被测量信号的周期为，分频数m1，分频后信号的周期为T，则：T=m1Tx。
由图可知：T=NTo（注：To为标准信号的周期，所以T为分频后信号的周期，则可以算出被测量信号的频率f。
）由于单片机系统的标准频率比较稳定，而是系统标准信号频率的误差，通常情况下很小；而系统的量化误差小于1，所以由式T=NTo可知，频率测量的误差主要取决于N值的大小，N值越大，误差越小，测量的精度越高。
3.设计原理及系统分析基本设计原理：直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。
它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N，则其频率可表示为f=N/T。
其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被测频率fx。
时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1s，则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于1s。
数字逻辑--数字频率计的设计
滁州学院课程设计报告课程名称：数字逻辑课程设计设计题目：数字频率计的设计系别：网络与通信工程系专业：网络工程组别：第四组起止日期:2012年5月28日~ 2012年6月22日指导教师:计算机与信息工程学院二○一二年制课程设计任务书目录1 引言 (2)2 设计要求 (2)2.1题目 (2)2.2系统结构要求 (2)2.3制作要求 (2)2.4扩展指标 (2)2.5运行环境 (2)2.6设计条件 (2)2.7元件介绍 (3)①计数显示器 (3)②74160N (4)③7473N (5)④XFG1 (6)3 整体设计方案 (7)4 详细分析 (8)4．1单元电路设计 (8)4．2控制电路 (8)4．3关于JK触发器 (9)4．4测试 (10)5 调试与操作说明 (10)5.1第一次仿真 (11)5.2第二次仿真 (11)5.3第三次仿真 (12)5.4第四次仿真 (12)6 课程设计总结 (13)7 致谢 (14)8 参考文献 (14)1 引言数字频率计是近代电子技术领域的重要测量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的测量仪器。
数字频率计是在基准时间内把测量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字的形式显示出来。
数字频率计应用于测量信号（方波、正玄波或其他周期信号）的频率，并用十进制数显示。
它具有精度高、测量速度快、读数直观、使用方便等优点。
2 设计要求2.1题目频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。
其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。
①频率测量范围：1HZ~10HZ。
②数字显示位数：四位静态十进制数显示被测信号的频率。
2.2系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图所示。
图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目—频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位2.3制作要求①被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。
②测量频率范围：1Hz~10kHz。
数电课程设计--数字频率计数器
CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 电子技术课程设计题目：数字频率计数器学生姓名：学号：班级: 电子信息工程09-01班专业：电子信息工程指导教师：2011年12月数字频率计数器摘要电子工程师经常需要测量频率、时间间隔、相位和对事件计数，精确的测量离不开频率计数器或它的同类产品，如电子计数器和时间间隔分析仪。
频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。
其最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。
频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。
在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。
主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。
在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。
衡量频率计数器主要指标是测量范围、测量功能、精度和稳定性，这些也是决定价格高低的主要依据。
关键词：频率计；数码管；锁存器；计数器；定时器目录1课程设计目的 (1)2课程设计的指标 (1)3课程设计报告内容 (1)3.1 设计方案的选定与说明 (1)3.1.1 方案的设计与论证 (1)3.2 论述方案各部分工作原理 (3)3.2.1 时基电路 (3)3.2.2 放大整形电路 (4)3.2.3 计数器 (5)3.2.4 锁存器 (6)3.3 设计方案的图表 (7)3.3.1 设计原理图 (7)3.4 编写设计说明书 (8)3.4.1 设计说明 (8)3.4.2 性能技术指标与分析 (9)4仿真结果 (10)5总结 (12)参考文献 (13)附录 (14)附录A 元器件清单 (14)附录B 设计电路 (15)1课程设计目的1)掌握中、小规模集成电路设计与制作的方法。
简易数字频率计课程设计报告 .
目录第一章概述1.1 数字频率计功能及特点1.2 数字频率计应用意义第二章设计方案2.1 设计指标与要求2.2 设计原理2.3方案论证第三章数字频率计分析及参数设计3.1 电路基本原理3.2 时基电路设计3.3闸门电路设计3.4控制电路设计3.5 小数点显示电路设计3.6 整体电路图第四章设计总结4.1 整体电路图4.2 元器件列表4.3 设计心得与体会4.4 附录4.5 参考文献第一章、概述数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。
它不仅可以测量正弦波、方波、三角波、尖脉冲信号和其他具有周期特性的信号的频率，而且还可以测量它们的周期。
经过改装，可以测量脉冲宽度，做成数字式脉宽测量仪；可以测量电容做成数字式电容测量仪；在电路中增加传感器，还可以做成数字脉搏仪、计价器等。
因此数字频率计在测量其他物理量如转速、振动频率等方面获得广泛应用。
1.1 整体功能及特点1，频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲及其它各种周期信号。
2，测量信号复制范围0.5-5v3，显示方式：四维十进制LED显示4，测量范围：1HZ-10HZ5,测量误差：≤±0.1%6，自动检测切换量程1.2 数字频率计应用意义数字频率计是一种应用很广泛的仪器电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。
数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。
集成电路的类型很多，从大的方面可以分为模拟电路和数字集成电路2大类。
数字集成电路广泛用于计算机、控制与测量系统，以及其它电子设备中。
一般说来，数字系统中运行的电信号，其大小往往并不改变，但在实践分布上却有着严格的要求，这是数字电路的一个特点。
数字集成电路作为电子技术最重要的基础产品之一，已广泛地深入到各个领域。
第二章设计方案2.1 设计指标与要求2.1.1 设计指标1，频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲及其它各种周期信号。
数字频率计设计方案
数字频率计设计方案•数字频率计设计方案数字频率计是直接用十进制数码来显示被测信号频率的一种测量装置。
本频率计在电路设计中充分考虑了电路简洁，功能实用，制作方便，调试简单，性能良好，成本低廉。
电路工作原理频率是单位时间里脉冲的个数，数字式频率计的测量原理分直接测频率法和测周期法两类，直接测频法是测量单位时间内被测信号的周期数。
考虑使用常见元件和降低成本，本设计采用直接测频率法，电路主要由五部分组成，其方框图如图1所示。
被测信号经放大、整形后，送入计数器进行计数；秒脉冲电路产生标准秒脉冲，经闸门控制电路形成控制信号控制计数器的工作模式；计数结果由数码管直接显示出来。
电路原理图如图2所示。
由以下几部分电路组成：1．放大整形电路由Q3、Q4、VD3、VD4、IC4及外围元件组成，对输入信号进行放大、整形处理，将被测信号变换成矩形开关信号。
输入信号由“lN ”输入端输入，C3、C4、R6、R7、VD3、VD4组成输入及限幅保护电路。
Q3、Q4组成宽频带放大器，Q3为结型场效应管、用于提高输入阻抗。
4049反向器D5、D6和电阻R14、R15构成施密特触发器，将模拟信号变换成边沿陡直的方波脉冲送入计数器CP 。
C3、C4、C5、C7为耦合电容，C6、C8为旁路电容。
2．秒脉冲产生电路秒脉冲由石英钟集成电路SM5544产生。
该集成电路内包含32．768kHz 晶振、多级分频、放大驱动电路等。
由于IC1与外接的32．768KHz 实时晶振共同构成32．768KHz 振荡器，其3脚交替输出窄脉冲信号。
脉宽31．2ms ，周期2s ，两输出脉冲时差1s ，经三极管QQ1、Q1、QQ2、Q2放大后再和与非门IC2B 作与非运算，输出周期为1s 的窄脉冲。
各点波形如图3所示。
3．闸门控制电路其作用是形成计数器所需的控制脉冲。
秒脉冲信号经八进制计数／分配器CD4022(IC3)、与非门IC2D 、IC2A 、IC2C 处理后，形成清零信号R 和闸门控制信号INH 。
数字频率计设计
数字频率计设计一、设计任务与要求1、设计任务设计并实现一个数字频率计。
2、基本要求：（1）测频率范围：10Hz ~ 10K Hz。
为保证测量精度分为三个频段：10Hz ~ 100 Hz100Hz ~ 1K Hz1 K Hz ~ 10K Hz当信号频率超过规定的频段上限时，设有超量程指示。
三个频段之间用手动切换。
（2）输入波形：低频函数信号发生器输出的方波，幅度为5V 。
（3）测量误差：σ≤±1%。
（4）显示和响应时间：测量结果用三位半导体数码管显示，要求显示数码稳定清晰。
三个频段的最大显示数分别为99.9 Hz，999. Hz，9.99 K Hz，为此需要控制小数点位置，并用两个发光二极管分别显示频率单位：Hz 或K Hz，详见表2.2。
3、扩展要求实现量程的自动转换。
二、基本工作原理频率测量的方法常用的有测频法和测周法两种。
（1）测频法测频法的基本思想是让计数器在闸门信号的控制下计数1秒时间，计数结果是1秒内被测信号的周期数，即被测信号的频率。
若被测信号不是矩形脉冲，则应先变换成同频率的矩形脉冲。
测频法的原理框图如图2-2-1所示。
图中，秒脉冲作为闸门信号，当其为高电平时，计数器计数；低电平时，计数器停止计数。
显然，在同样的闸门信号作用下，被测信号的频率越高，测量误差越小。
当被测频率一定时，闸门信号高电平的时间越长，测量误差越小。
但是闸门信号周期越长，测量的响应时间也越长。
例如，闸门信号高电平时间为1秒，被测信号频率的真值为2Hz，如图2-2-2所示。
由图2-2-1 频率测量原理框图图可知，无论被测信号的频率是多少，测量时可能产生的最大绝对误差均为±1Hz，即f测-f真=±1Hz所以，最大相对误差为σmax=（f测-f真）/ f真=±1/ f真由上式可知，在闸门信号相同时，测频法的相对误差与被测信号的频率成反比。
因此测频法适合于测量频率较高的信号。
f真=2图2-2-2 测频法的误差（2）测周法当被测信号频率较低时，为保证测量精度，常采用测周法。
数字频率计(51单片机)
数字频率计(51单片机)数字频率计（51单片机）数字频率计（Digital Frequency Counter）是一种常用的电子测量仪器，可用于测量信号的频率。
在本文中，我们将介绍如何使用51单片机实现一个简单的数字频率计。
一、原理简介数字频率计的基本原理是通过计算信号波形周期内的脉冲数来确定频率。
在实际应用中，我们通常使用51单片机作为微控制器，通过计数器和定时器模块来实现频率计算。
二、硬件设计1.信号输入首先，我们需要将待测信号输入到频率计中。
可以使用一个输入接口电路，将信号连接到51单片机的IO口上。
2.计时模块我们需要使用51单片机的定时器/计数器来进行计时操作。
在这里，我们选择使用定时器0来进行计数，同时可以利用定时器1来进行溢出次数的计数，以扩展计数范围。
3.显示模块为了显示测量结果，我们可以使用数码管、LCD液晶显示屏等显示模块。
通过将结果以可视化的方式呈现，方便用户进行观察和读数。
三、软件设计1.定时器配置首先，我们需要对定时器进行配置，以确定计时器的计数间隔。
通过设置定时器的工作模式、计数范围和时钟频率等参数，可以控制定时器的计数精度和溢出时间。
2.中断服务程序当定时器溢出时，会触发中断，通过编写中断服务程序，实现对计数器的相应操作，例如将计数值累加，记录溢出次数等。
3.数字频率计算根据计数器的值和溢出次数，我们可以计算出信号的频率。
通过简单的公式计算，即可得到测量结果。
四、实验步骤1.搭建硬件电路，将待测信号连接到51单片机的IO口上，并连接显示模块。
2.根据硬件设计要求，配置定时器的工作模式和计数范围。
3.编写中断服务程序，实现对计数器的相应操作。
4.编写主程序，实现数字频率计算和显示。
5.下载程序到51单片机，进行测试。
五、实验结果与分析通过实验，我们可以得到信号的频率测量结果，并将结果以数码管或LCD屏幕的形式进行显示。
通过对比实际频率和测量频率，可以评估数字频率计的准确性和稳定性。
基于单片机的数字频率计的设计
1前言频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。
由于频率信号抗干扰性强，易于传输，因此可以获得较高的测量精度。
随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。
1.1频率计概述数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。
传统的频率计采用测频法测量频率，通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成，产品不但体积大，运行速度慢而且测量低频信号不准确。
本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。
1.2频率计发展与应用在我国，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。
单片机作为最为典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。
单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。
单片机作为微型计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。
其中以AT89S52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大，派生产品最多，基本可以满足大多数用户的需要。
2 系统总体设计2.1测频的原理测频的原理归结成一句话，就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。
被测信号，通过输入通道的放大器放大后，进入整形器加以整形变为矩形波，并送入主门的输入端。
由晶体振荡器产生的基频，按十进制分频得出的分频脉冲，经过基选通门去触发主控电路，再通过主控电路以适当的编码逻辑便得到相应的控制指令，用以控制主门电路选通被测信号所产生的矩形波，至十进制计数电路进行直接计数和显示。
数字频率计
二 、数字频率计的设计实例（一）、.频率计测量的工作原理数字频率计是用于测量信号频率的电路。
测量信号的频率参数是最常用的测量方法之一。
实现频率测量的方法较多，在此我们主要介绍三种常用的方法：时间门限测量法、标准频率比较测量法、等精度测量法。
（1） 时间门限测量法在一定的时间门限T 内，如果测得输入信号的脉冲数为N,设待测信号的频率为f x ，则该信号的频率为 TNf x =改变时间T ，则可改变测量频率范围。
此方法的原理框图如图2-1所示，时序波形图如图2-2所示。
用时间门限测量方法测量时，电路实现起来较容易，但对产生的时间门限要求精度较高，测量的时间误差最大是正负一个待测信号周期，即x f /1t ±=∆。
图2-1 测频原理图图2-2 测频时序波形图（2）标准频率比较测量法用两组计数器在相同的时间门限内同时计数，测得待测信号的脉冲个数为N 1、已知的标准频率信号的脉冲个数为N 2，设待测信号的频率为f x ，已知的标准频率信号的频率为f 0；由于测量时间相同，则可得到如下等式：21N f N f x = 从上式可得出待测信号的频率公式为： 021f N N f x =标准频率比较测量法对测量产生的时间门限的精度要求不高，对标准频率信号的频率准确度和稳定度要求较高，标准信号的频率越高，测量的精度就越高。
该方法的测量时间误差与时间门限测量法的相同，可能的最大误差为正负一个待测信号周期，即x f /1t ±=∆。
测量时可能产生的误差时序波形如图2-3所示。
（3）等精度测量法以上介绍的两种测量频率的方法实现电路容易，但是，测量的精度与待测信号的频率有关，待测信号频率越高，测量的精度就越高，反之，测量精度越低。
为了提高测量低频时的精度，使得测量的高、低频率精度都一样，一般采用等精度测量法。
上面介绍的两种方法都是在闸门门限的控制下来实现计数器的计数开始和结束的。
当闸门门限的上升沿到来时，计数器计数开始，当闸门门限的下降沿到来时，计数器计数结束。
基于multisim数字频率计设计
基于multisim数字频率计设计
在Multisim中设计数字频率计（Digital Frequency Counter），可以使用计数器和时钟信号来实现频率测量。
下面是一种基本的设计方法：
打开Multisim软件并创建一个新的电路设计。
从元件库中选择一个计数器元件（如74LS90或74HC161），将其放置在工作区中。
从元件库中选择一个时钟源元件（如信号发生器），将其放置在工作区中。
连接时钟源元件的输出端口到计数器元件的时钟输入端口。
根据计数器元件的位数，选择需要读取的输出位（如4位或8位），并连接到合适的显示元件（如7段数码管或LED灯）。
连接电源和接地。
配置时钟源元件的频率，以模拟待测信号的频率。
运行电路模拟，并观察数码管或LED灯上显示的计数值。
根据计数值和计数时间，可以通过简单的计算得到频率值。
这是一个简单的数字频率计的设计示例。
具体的设计过程和连接方式可能因使用的元件型号和Multisim版本而有所不同。
根据具体需求，您可以进行进一步的调整和改进，例如添加显示切换按钮、改
善精度和稳定性等。
请注意，这只是一个基本的设计示例，实际设计中可能需要考虑更多因素，如输入信号的幅值范围、滤波和抗干扰能力等。
根据具体需求，可能需要使用更复杂的电路和元件。
建议在设计和实施之前进行充分的研究和验证。
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1.实习目的电子线路实习时了配合模拟电子技术基础课程的教学而开设的。
采用EAD技术中的multisim软件来对模拟电路进行仿真运行，让学生完成EDA技术方面的初步训练，培养起掌握新技术的能力，以适应当今电子技术的飞速发展。
以计算机仿真为基础的电子设计自动化即EAD技术已成为当代电子电路及集成电路设计中不可缺少的重要手段。
multisim是一个优秀的电子技术训练工具，利用它可以更灵活的进行电路实验，并在实验室难以达到的实验条件下进行模拟，从而提高学生设计和分析电路的能力。
通过综合性设计能使学生会解决较复杂实际问题的能力，为其后续课程的学习和以后从事实际工作打下坚实的基础。
2.实习内容2.1 multisim简介Multisim 11是IIT公司推出Multisim 11之后的Multisim最新版Multisim11提供了全面集成化的设计环境，完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试等工作。
当改变电路连接或改变元件参数，对电路进行仿真时，可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响。
EDA是在计算机辅助设计技术的基础上发展起来的计算机软件系统。
与早期的CAD软件相比，EDA软件的自动化程度更高，功能更完善，运行速度更快，而且操作页面友善，有良好的数据开放性和互换性。
电子工作平台Electronice Workbench 软件是加拿大 Interactive Image Technologies 公司于八十年代末，九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件。
它具有一些特点：（1）.采用直观的图形界面创造电路，在计算机屏幕上模拟真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元件，电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上获取。
（2）.软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实事显示测量结果。
（3）.EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。
（4）.作为设计工具，它可以同其他电路分析.设计和制板软件交换数据。
（5）.EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况。
（6）.熟悉常用电子仪器测量方法，因此非常适合电子类课程的教学和实验。
这里，我们向大家介绍EWB软件的初步知识，基本操作方法，电路图的绘制，虚拟仪器的使用及基本分析方法。
2.2 数字频率计数器测频的基本原理数字频率计是用十进制来显示被测信号频率的一种测量装置。
所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间内变化的次数。
若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N，则频率可以表示为：f/TN因此，数字频率计的原理框图如下图所示：图1、数字频率计的原理框图首先脉冲形成电路进行波形变换将被测信号变成频率等于fx的脉冲信号时基信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1S,则门控电路的输出信号持续时间亦准确的等于1S。
闸门电路有标准秒信号控制，当秒信号到来时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。
秒信号结束时闸门关闭，计数器停止计数。
由于计数器记得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数，所以被测频率fx=NHz。
逻辑控制单元的作用有两个：其一，产生清”0”脉冲，是计数器每次从零开始计数；其二，产生锁存信号，使显示器上的数字稳定不变。
最后，将锁存器中的数据送入译码显示器即可实现频率测量。
2.3数字频率计数器的设计2.3.1 放大整形电路放大整形电路由晶体管1BH62与74LS00等组成，其中组成放大器将输入频率为的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。
与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。
其电路如图：图1 放大整形电路其中由C5端输入未知频率的波，74LS00组成的施密特触发器将从放大的信号进行整形变换，得到需要的方波.2.3.2 分频电路主要由74LS160组成（74LS160的管脚图，功能表及波形图详见书上），因为振荡器产生的是100KHz的脉冲,也就是其周期是0.00001s,而时基信号要求为0.001、0.01s、0.1s和1s。
，由两个相同的同步4级计数器构成，计数器级为D 型触发器，具有内部可交换CP和EN线，用于在时钟上升沿或下降沿加计数，在单个运算中，EN输入保持高电平，且在CP上升沿进位，CR线为高电平时清零。
计数器在脉动模式可级联，通过将Q³连接至下一计数器的EN输入端可实现级联，同时后者的CP输入保持低电平。
如图所示，电压脉冲产生的1kHz的信号经过三次分频后得到3个频率分别为100Hz、10Hz和1Hz的方波。
开关J4控制基准时间。
图2 分频电路2.3.3 控制电路及门控电路控制电路与主控门电路如图所示。
主控电路由双D 触发器74LS74D 及与非门74ALS00N 构成。
双D 触发器的任务是输出闸门控制信号，以控制主控门(2)的开启与关闭。
如果通过开关S2 选择一个时基信号，当给与非门(1)输入一个时基信号的下降沿时，门1就输出一个上升沿，则双D 触发器的 Q1 端就由低电平变为高电平，将主控门2开启。
允许被测信号通过该主控门并送至计数器输入端进行计数。
相隔1s （或0.1s ，10ms ，1ms ）后，又给与非门1输入一个时基信号的下降沿，与非门1输出端又产生一个上升沿，使双D 触发器的Q1 端变为低电平，将主控门关闭，使计数器停止计数，同时1Q 端产生一个上升沿，使双D 触发器翻转成Q2＝1，2Q ＝0，由于2Q ＝0，它立即封锁与非门1不再让时基信号进入双D 触发器，保证在显示读数的时间内 Q1 端始终保持低电平，使计数器停止计数。
图3 控制电路及主控门电路利用Q2端的上升沿送到下一级的延时、整形单元电路。
当到达所调节的延时时间时，延时电路输出端立即输出一个正脉冲，将计数器和所有D触发器全部置0。
复位后，Q1＝0，1Q＝1，为下一次测量作好准备。
当时基信号又产生下降沿时，则上述过程重复。
2.3.4微分、整形电路图4如图所示。
Q2 端所产生的上升沿经微分电路后，送到由与非门组成的斯密特整形电路的输入端，在其输出端可得到一个边沿十分陡峭且具有一定脉冲宽度的负脉冲，然后再送至下一级延时电路。
2.3.5、延时电路延时电路由D触发器、积分电路（由电位器RW1和电容器C2 组成）、非门（3）以及单稳态电路所组成，如图所示。
由于的D3端接VDD ，因此，在P2 点所产生的上升沿作用下，翻转，翻转后3Q＝0，由于开机置“0”时或门输出的正脉冲将的 Q3 端置“0”，因此3Q＝1，经二极管2AP9迅速给电容C2充电，使C2 二端的电压达“1”电平，而此时3Q＝0，电容器C2 经电位器RW1 缓慢放电。
当电容器 C2 上的电压放电降至非门（3）的阈值电平VT 时，非门（3）的输出端立即产生一个上升沿，触发下一级单稳态电路。
此时，P3 点输出一个正脉冲，该脉冲宽度主要取决于时间常数Rt Ct 的值，延时时间为上一级电路的延时时间及这一级延时时间之和。
由实验求得，如果电位器RW1用510Ω的电阻代替，C2 取3μf，则总的延迟时间也就是显示器所显示的时间为3s左右。
如果电位器RW1用2MΩ的电阻取代，C2 取22μf，则显示时间可达10s左右。
可见，调节电位器RW1可以改变显示时间。
图5延时电路2.3.6、自动清零电路P3 点产生的正脉冲送到图所示的或门组成的自动清零电路，将各计数器及所有的触发器置零。
在复位脉冲的作用下，Q3＝0，3Q＝1，于是3Q端的高电平经二极管2AP9再次对电容C2电，补上刚才放掉的电荷，使C2两端的电压恢复为高电平，又因为双D触发器复位后使 Q2 再次变为高电平，所以与非门1又被开启，电路重复上述变化过程。
开关J1打开是计数器清零，合上数字频率计开始工作。
图6 自动清零电路2.3.7 计数、锁存、译码显示电路这部分电路是频率计内作重要的电路部分，由计数器、锁存器、译码器、显示器和单稳态触发器组成。
其中计数器按十进制计数，由4个异步十进制计数器74ls90构成，一次从个位开始计数，向上位发出进位信号进而使高位开始计数。
计数输出如果电路中不接锁存器，则显示器上的显示数字就会随计数器的状态不停地变化，要使计数器停止计数时，显示器上的数字显示能稳定，就必须在计数器后接入锁存器。
图7 计数、锁存、译码电路锁存器的工作是受单稳态触发器控制的。
门控信号的下降沿使单稳态触发器1进入暂稳态，单稳1的上升沿作为锁存器的时钟脉冲。
为了使计数器稳定、准确的计数，在门控信号结束后，锁存器将计数结果锁存。
单稳1的暂态脉冲的下降沿使单稳2进入暂态，利用2的暂态对计数器清零，清零后的计数器又等待下一个门控信号到来重新计数。
锁存器的作用是将计数器在1s结束时所得的数进行锁存，使显示器稳定地显示此时计数器的值。
1s计数时间结束时，逻辑控制电路发出锁存信号，将此时计数器的值送至数码显示器。
选用锁存器74LS273可以完成上述功能。
当时钟脉冲CP的正跳变来到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D，从而将计数器的输出值送到锁存器的输出端。
正脉冲结束后，无论D为何值，输出端Q的状态仍保持原来的状态不变。
所以在计数期间内，计数器的输出不会送到译码显示器。
锁存器74ls273在一个有效脉冲到来后将计数器输出信号锁存，并输出到数码管实现。
2.4 频率测量的技术指标2.4.1 频率准确度数字频率计测量频率时的测量误差称为频率准确度，常用相对误差△fx/fx 来表示。
分析表明：)1(fcfcTfx fx fx ∆+±=∆ 式中，1/（Tfx ）=△N/N 称为量化误差，是数字频率计所特有的误差。
△fc/fc=△T/T 称为闸门时间的相对误差，主要由基准信号发生器提供的标准频率的准确度所决定，△fc/fc<<1/(Tfx). 2.4.2 频率测量范围数字频率计测量的最高频率成为频率测量范围，主要由脉冲形成电路的频率响应决定。
2.4.3 数字显示位数频率计的数字显示的位数决定了数字频率计的分辨率。
一般情况下，位数越多分辨率越高，当然需要的计数译码器的位数也就越多。
2.4.4 测量时间数字频率计完成一次测量所需的总时间称为测量时间。
若用t 表示总测量时间，则 t=t1+t2+t3+t4式中，t1—准备时间，t2—计数时间，t3—锁存时间，t4—复位时间2.5 我的电路分析数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。
它一般由放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、闸门电路、计数器、锁存器、译码器、显示器等几部分组成。
其基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。
通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。